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概述

超聲波清洗設(shè)備可以達(dá)到物件全面潔凈的清洗效果，特別對深孔，盲孔，凹凸槽清洗是理想的設(shè)備，不影響任何物件的材質(zhì)及精度。同時在生化，物理，化學(xué)，醫(yī)學(xué)，科研及大專院校的實驗中可作提取，脫氣，混勻，細(xì)胞粉碎，納米分解之用。

設(shè)備簡介

超聲清洗技術(shù)的機(jī)理研究及設(shè)備開發(fā)與超聲清洗工藝研究及應(yīng)用在我國已有近50年的歷史,幾乎與國外同步進(jìn)行的。80年代前我國超聲清洗研制單位無論從研制隊伍和生產(chǎn)有一定規(guī)模的單位為數(shù)不多,80年代后特別90年代開始隨著改革開放的深入和國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及科技的不斷進(jìn)步，尤其*制造技術(shù)的需求，超聲清洗技術(shù)的研究與超聲清洗設(shè)備的研制得到了迅速發(fā)展，研制隊伍不斷壯大，研制單位不斷增多。

超聲清洗是屬于物理力清洗，其本身為綠色清洗，若在清洗液中添加適宜的清洗劑則屬組合清洗，更具明顯的清洗效果。超聲清洗是功率超聲中應(yīng)用最為廣泛的一種，超聲清洗與現(xiàn)代科技發(fā)展及*制造工藝密切相關(guān)。超聲清洗在各種化學(xué)、物理以及機(jī)械的清洗中是較為有效的一種，它被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、光學(xué)、電子、輕工、紡織、化工、航空航天、船舶、原子能以及醫(yī)療醫(yī)藥等工業(yè)部門。

工作原理

超聲波清洗設(shè)備是利用超聲波在液體中的社會化作用、加速度作用及直進(jìn)流作用對液體和污物直接、超聲波清洗間接的作用，使污物層被分散、乳化、剝離而達(dá)到清洗目的。超聲波清洗所用的超聲波清洗機(jī)中，空化作用和直進(jìn)流作用應(yīng)用得更多。

技術(shù)特點

超聲波清洗與其它清洗相比具有洗凈率高、殘留物少,清洗時間短,清洗效果好， 凡是能被液體浸到的被清洗件，超聲對它都有清洗作用。不受清洗件表面形狀限止，例深孔、狹縫、凹槽。都能得到清洗。由于超聲波發(fā)生器采用D類工作放大,換能器的電聲效率高，因此超聲清洗具有高效節(jié)能。它是一種真正高速、高質(zhì)量、能易實現(xiàn)自動化的清洗技術(shù)。若清洗劑采用非ODS清洗劑則具有綠色環(huán)保清洗作用。超聲清洗對玻璃、金屬等反射強(qiáng)的物體其清洗效果好，而不適宜紡織品、多孔泡沫塑料、橡膠制品等聲吸收強(qiáng)的材料。

超聲波清洗與各種化學(xué)的、物理的、電化的和超聲波清洗物化的清洗方法比較，具有以下優(yōu)點: ·能快速、徹地清除工件表面上的各種污垢。

·能清洗帶有空腔、溝槽等形狀復(fù)雜的精密零件。

·對工件表面無損。

·可采用各種清洗劑。

·在室溫或適當(dāng)加溫（60℃左右）即可進(jìn)行清洗。

·整機(jī)一體化結(jié)構(gòu)便于移動。

·節(jié)省溶劑、清潔紙、能源、工作場地和人工等。

應(yīng)用

超聲波在電子行業(yè)的應(yīng)用

電子行業(yè)是超聲波清洗應(yīng)用最早，最為普及的行業(yè)。

電子零件的清洗:電子零件，如半導(dǎo)體管的殼座、IC的殼座、晶體的殼座、繼電器的殼座、電子管座等。

電子元器件的基體清洗:電子元器件的基體是由半導(dǎo)體材料制成并封裝在金屬或塑料殼座中形成的，在封裝前，不但對殼座必須清洗，而且也必須對基體進(jìn)行清洗，如IC芯片、電阻、晶體、半導(dǎo)體、原膜電路等。

PCB板的清洗:我國電子行業(yè)中，絕大多數(shù)企業(yè)都在使用PCB，PCB組件焊接采用的助焊劑分為水溶型、松香型和免清洗型三類，使用較多的為前兩種，多采用超聲波清洗機(jī)，免清洗型原則上應(yīng)該不清洗，但是，世界各國的大多數(shù)廠家即使采用免清洗型焊劑焊接組件，仍需要清洗。特別是高密度PCB以及高密度IC出腳不清洗或不采用超聲波清洗，必將導(dǎo)致高密度線路之間和IC出腳之間吸附塵埃，一旦環(huán)境濕度大，極易發(fā)生高密度線間和腳間短路而出現(xiàn)故障，而一旦環(huán)境干燥，短路故障又自行消失，這類故障又不易查找。所以世界各國的電子整機(jī)廠均堅持對PCB板作超聲波清洗。在我國，電子整機(jī)廠已開始推廣，并收到了因此舉既提高了產(chǎn)品可靠性，又降低了售后服務(wù)成本的雙重效益。

接插件、連接件、轉(zhuǎn)接器等器件的生產(chǎn)中，電鍍和組裝前也必須清洗，否則吸附在這些組裝零件上的灰塵、油污必將影響其導(dǎo)電和絕緣性能，特別是一些復(fù)雜的多芯連接器尤其如此。

電子材料加工成型后的清洗:如晶片、硅片、壓電陶瓷片等電子材料是供給元器件廠家的產(chǎn)品，其產(chǎn)品出廠前必須清洗，特別是作出口業(yè)務(wù)的廠家，其產(chǎn)品清洗成為一大難題，超聲波清洗是有效的途徑。

分類

1、通用超聲波清洗機(jī)

超聲波清洗機(jī)的結(jié)構(gòu)一般有超聲波電源和清洗機(jī)合為一體或分開布局兩種形式，一般小功率（200W以下）清洗機(jī)用

一體式結(jié)構(gòu)，而大功率清洗機(jī)采用分體式結(jié)構(gòu)。

超聲波清洗機(jī)分體式結(jié)構(gòu)由三個主要部分組成（1）清洗缸;（2）超聲波發(fā)生器;（3）超聲波換能器。

超聲波清洗機(jī)用的超聲波發(fā)生器，有以下特點:

（1）隨著清洗液深度不同，換能器共振頻率和阻抗變化很大。但是實踐表明，槽內(nèi)放進(jìn)適量清洗物后，基本上就

可以穩(wěn)定在某一定數(shù)值上。

（2）一般來說，由于清洗負(fù)載變動較小，可以不要求復(fù)雜的頻率自動跟蹤電路。

（3）實用超聲波發(fā)生器，大多數(shù)采用大功率自激式反饋振蕩器。

2、專用超聲波清洗機(jī)

一般安裝在某些特定物件清洗的生產(chǎn)流水線上。

典型的軟磁器件超聲

波清洗設(shè)備介紹:被清洗物件從進(jìn)料口可傳動的不銹鋼專用網(wǎng)帶送人超聲波清洗槽清洗，再

經(jīng)噴淋、烘干等工序后出料，實現(xiàn)被清洗物件可直接包裝入庫。

各工序簡要說明如下:

①進(jìn)料:物件進(jìn)料可采用半自動進(jìn)料

②壓電式換能器:國內(nèi)外大多數(shù)超聲波清洗機(jī)用的是壓電式換能器，勘L形結(jié)構(gòu)。這種換能器一般有兩片壓電陶瓷晶片組成。一臺清洗機(jī)用多個換能器，經(jīng)粘接劑粘接在清洗缸底部且經(jīng)并聯(lián)聯(lián)接組成一臺清洗機(jī)的換能器。換能器基元之間距（對于頻率20kH4一般在5-10mm為佳，太大了容易產(chǎn)生彎曲振動，且振動板受到腐蝕，同時輻射面相對減少。

通用超聲清洗機(jī)清洗零件適用性強(qiáng)，已廣泛應(yīng)用于電子、鐘表、光學(xué)、機(jī)械、汽車、航空、原子能工業(yè)、醫(yī)療器械等許多行業(yè)。專用超聲波清洗機(jī)一般安裝在某些特定物件清洗的生產(chǎn)流水線上。典型的軟磁器件超聲波清洗設(shè)備，再經(jīng)噴淋、烘干等工序后出料，實現(xiàn)被清洗物件可直接包裝入庫。

還有一種超聲汽相清洗機(jī)，它是選用有機(jī)溶劑作清洗液，具有強(qiáng)的溶解污垢的能力，用于清洗半導(dǎo)體晶片等凈治度要求特別高的物件。

設(shè)備構(gòu)成

超聲波清洗設(shè)備主要由以下組件構(gòu)成:

1、清洗槽:盛放待洗工件。

不銹鋼制成，可安裝加熱及控溫裝置。清洗槽底部粘接超聲波換能器。

2、換能器（超聲波發(fā)生器）:將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。

壓電陶瓷換能器，頻率、功率視具體機(jī)型。

3、電源:為換能器提供所需電能。

逆變電源，進(jìn)口IGBT元件，安裝過流保護(hù)線路。

技術(shù)機(jī)理

超聲波清洗器的原理是由超聲波發(fā)生器所發(fā)出的高頻振蕩訊號，通過換能器轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振蕩而傳播到介質(zhì)--清洗液中，超聲波在清洗液中疏密相間地向彰輻射，使液體流動而產(chǎn)生數(shù)以萬計的微小氣泡，這些氣泡在超聲波縱向傳播的負(fù)壓區(qū)形成、生長，而在正壓區(qū)迅速閉合，在這種被稱之為"空化"效應(yīng)的過程中氣泡閉合可能成超過去1000個氣壓的瞬間高壓，連續(xù)不斷產(chǎn)生的高壓就象一連串小"爆炸"不斷的沖擊物件表面，使物件表面及縫隙中的污垢迅速剝落。從而達(dá)到物件全面潔凈的清洗效果。超聲波清洗對任何物件的材質(zhì)及精度不受影響。

主要參數(shù)

1.頻率:≥20KHz ，可以分為低頻，中頻，高頻3段。

2.功率密度:功率密度=發(fā)射功率（W）/發(fā)射面積（cm2）通?！?.3W/cm2，超聲波的功率密度越高，空化效果越強(qiáng)，速度越快，清洗效果越好。但對于精密的、表面光潔度甚高的物件，采用長時間的高功率密度清洗會對物件表面產(chǎn)生"空化"腐蝕。

3.超聲波頻率:超聲波頻率越低，在液體中產(chǎn)生的空化越容易，產(chǎn)生的力度大，作用也越強(qiáng)，適用于工件（粗、臟）初洗。頻率高則超聲波方向性強(qiáng)，適用于精細(xì)的物件清洗。

4.清洗溫度:一般來說，超聲波在30℃-40℃時的空化效果好。清洗劑則溫度越高，作用越顯著。通常實際應(yīng)用超聲波時，采用50℃-70℃的工作溫度。

設(shè)備維護(hù)

超聲波 清洗設(shè)備一般由超聲波發(fā)生器和超聲波換能器組成，超聲波換能器是由壓電陶瓷材料制造的夾芯式換能器，壓電陶瓷材料在交變電場的作用下會產(chǎn)生機(jī)械振動。

超聲波換能器常見問題

1 超聲波振子受潮，可以用兆歐表檢查與換能器相連接的插頭，檢查絕緣電阻值就可以判斷基本情況，一般要求絕緣電阻大于5兆歐以上。如果達(dá)不到這個絕緣電阻值，一般是換能器受潮，可以把換能器整體（不包括噴塑外殼）放進(jìn)烘箱設(shè)定100℃左右烘干3小時或者使用電吹風(fēng)去潮至阻值正常為止。

2 換能器振子打火，陶瓷材料碎裂，可以用肉眼和兆歐表結(jié)合檢查，一般作為應(yīng)急處理的措施，可以把個別損壞的振子斷開，不會影響到別的振子正常使用。

3 振子脫膠，我們的換能器是采用膠結(jié)，螺釘緊固雙重保證工藝，在一般情況下不會出現(xiàn)這種情況。

4 不銹鋼振動面穿孔，一般換能器滿負(fù)荷使用10年以后可能會出現(xiàn)振動面穿孔的情況。

注意事項:

（1）超聲波清洗設(shè)備電源及電熱器電源必須有良好接地裝置。

（2）超聲波清洗設(shè)備嚴(yán)禁無清洗液開機(jī)，即清洗缸沒有加一定數(shù)量的清洗液，不得合超聲波開關(guān)。

（3）有加熱設(shè)備的清洗設(shè)備嚴(yán)禁無液時打開加熱開關(guān)。

（4）禁止用重物（鐵件）撞擊清洗缸缸底，以免能量轉(zhuǎn)換器晶片受損。

（5）超聲波發(fā)生器電源應(yīng)單獨使用一路220V/50Hz電源并配裝2000W以上穩(wěn)壓器。

（6）清洗缸缸底要定期沖洗，不得有過多的雜物或污垢。

（7）每次換新液時，待超聲波起動后，方可洗件

工作流程

超聲波清洗是利用超聲波在液體中的空化作用、加速度作用及直進(jìn)流作用對液體和污物直接、間接的作用，使污物層被分散、乳化、剝離而達(dá)到清洗目的。所用的超聲波清洗機(jī)中，空化作用和直進(jìn)流作用應(yīng)用得更多。

空化作用

空化作用就是超聲波以每秒兩萬次以上的壓縮力和減壓力交互性的高頻變換方式向液體進(jìn)行透射。在減壓力作用時，液體中產(chǎn)生真空核群泡的現(xiàn)象，在壓縮力作用時，真空核群泡受壓力壓碎時產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力，由此剝離被清洗物表面的污垢，從而達(dá)到精密洗凈目的。

在超聲波清洗過程中，肉眼能看見的泡并不是真空核群泡，而是空氣氣泡，它對空化作用產(chǎn)生抑制作用降低清洗效率。只有液體中的空氣氣泡被脫走，空化作用的真空核群泡才能達(dá)到最佳效果。

直進(jìn)流作用

超聲波在液體中沿聲的傳播方向產(chǎn)生流動的現(xiàn)象稱為直進(jìn)流。聲波強(qiáng)度在0.5W/cm2時，肉眼能看到直進(jìn)流，垂直于振動面產(chǎn)生流動，流速約為10cm/s。通過此直進(jìn)流使被清洗物表面的微油污垢被攪拌，污垢表面的清洗液也產(chǎn)生對流，溶解污物的溶解液與新液混合，使溶解速度加快，對污物的搬運起著很大的作用。

加速度

液體粒子推動產(chǎn)生的加速度。對于頻率較高的超聲波清洗機(jī)，空化作用就很不顯著了，這時的清洗主要靠液體粒子超聲作用下的加速度撞擊粒子對污物進(jìn)行超精密清洗。